数据总线之争：Arapahoe HyperTransport

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精华序号：114
来自论坛：小熊在线 《板卡论坛》
内容说明：一部计算机的总体性能主要依赖于三个主要的部件（如果不把硬盘也计算在内的话）：处理器、内存和显示子系统

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• 数据总线之争：Arapahoe HyperTransport(4133字) 凤凰涅磐 (115075)于2001/10/13(10:41:42)..

一部计算机的总体性能主要依赖于三个主要的部件（如果不把硬盘也计算在内的话）：处理器、内存和显示子系统。这其中的任何一个部件对于目前的主流应用都会产生非常明显的影响。但是，不管这些部件是多么的强大，如果连接它们的总线不能有效的工作，那么它们的性能也发挥不出来。也正是这个问题使得厂商们不断的修改PCI (Peripheral Component Interconnect)总线的规格——目前这个总线是影响计算机整体性能全面提升的最大瓶颈。目前很多开发组织都在致力于新的系统总线标准的制定并且希望在最近的几年中推广开来。其中一些的规格已经结束，相信不久就能在市场上看到采用这些规格的产品了。当然，所说的这些已经正式推出的新的总线标准中就包括了 Arapahoe和 HyperTransport技术——它们主要用于取代目前已经明显的不能适应各个方面的要求的PCI总线技术。
PCI总线是目前每一部PC都要用到的，进一步提高 PCI总线带宽的要求由来已久； AGP规格的制定就是因为PCI总线无法提供足够的带宽供显卡使用，而专门为显卡制定的可以更快的传输显卡数据的总线标准； ISA目前已经基本结束了它的历史使命，被PCI总线完全取代；另外USB总线(Universal Serial Bus)的发展也功不可没，很多设备都需要利用这项技术才能顺利的工作。
对于现在的系统总线而言，拥有良好的用于控制数据交换的协议是首要的。现在处理器时钟频率的不断提高、具有高带宽的DDR RAM和Rambus的发展都使得计算机的处理器能力得到极大的提高，但是同时系统总线需要控制的数据量也是以几何数字猛增，显然一个良好协议才能充分利用目前系统有限的总线带宽，才能让未来的总线发挥更高的性能。
当一个系统构架因为需要进一步提高性能而出现了问题，就像现在的PC系统所遇到的情况一样，厂商们一般会按照下面的次序来修正系统：首先改进和优化处理器，AMD和Intel不断的推出新的构架的处理器就是例证；然后就是改进芯片组，从南北桥到Hub、从南北桥芯片组之间的PCI总线到现在的VLink就是为了这个目的；第三就是修改内存规格，提供更高的内存带宽， Rambus DRAM和 DDR RAM就是在这样的要求下出台的；如果还不能满足需要，它们只能修正系统总线技术，对系统架构进行比较大的调整了。所以这个时候 Arapahoe和 HyperTransport出现了，那么这两个总线架构哪一个更加具有发展前途呢？
PCI SIG（ PCI Special Interest Group：PCI特殊兴趣小组）是一个非赢利性的组织，它们是最早着手解决PCI总线带宽的组织。现在有两大阵营都提出了自己解决方案：一个是以AMD为首的HTTC（ HyperTransport Technology Consortium： HyperTransport技术联盟），它提出了 HyperTransport标准；另一个就是以Intel为首的AWG（ Arapahoe Working Group：Arapahoe工作组）提出的 Arapahoe标准，这个标准主要用于取代目前的 PCI-X总线(见表1)。可见Intel和AMD两家厂商的竞争已经从处理器、芯片组市场扩展到了总线架构的范围。目前的这些标准都是公开的，如果现在的某一个标准被采纳，那么这个标准很可能就会成为封闭的，这个标准的非开发商如果要使用相关的技术就需要支付一定数额的权利金——对于这种针锋相对的竞争对手而言，拥有这个标准的一方就是觉得胜利者，而另一方则只有死路一条。当然，还有另一种可能，就是这两种架构继续并存，而计算机系统从此以架构为标准分为两大阵营。
表1： Arapahoe、 HyperTransport联盟厂商
Arapahoe SIG
HTTC
Intel
Compaq
Dell
IBM
Microsoft
AMD
API Networks
Apple
Cisco Systems
NVIDIA Corporation
PMC-Sierra
Sun Microsystems
Transmeta
如果真的分裂为两个阵营，那么对于计算机其它的配件生产商来说也未必是件好事，首先它们要作出选择支持那个平台——或者说一种产品只能支持其中一种标准，如果要支持另一种标准的话肯定需要另外开发产品，这样就很明显的增加了产品的开发成本；当然不同的产品需要在不同的产品线上生产，那么生产成本也随之增加。比如生产显示芯片的Nvidia，如果它选择了 HyperTransport，那么以后它的产品肯定无法在Intel平台上使用——这样的结果不仅仅会让电脑配件的价格提升甚至会降低整个系统的性能。当然现在对于这两个都还没有具体产品的标准之战的胜负作个预测并不太容易，但是从时间上看似乎是AMD已经走在了前面： AMD准备在今年发布采用 HyperTransport标准的产品；而 Intel的开发工作还没有完全结束， Arapahoe估计要等到2003年才能正式的发布。下面就让我们对比一下这两个标准：
Arapahoe总线标准
由AWG开发的系统总线标准被称为 3GIO（3D Generation Input/Output)，这个联盟由Intel领导所以也被称为Arapahoe特殊兴趣小组（ Arapahoe Special Interest Group：Arapahoe SIG)。除了Intel之外还有Compaq、Dell、 IBM和Microsoft，这些公司也是 PCI SIG的成员，都参与了PCI总线标准的开发制订工作。Arapahoe SIG会逐渐的从PCI总线向 Arapahoe总线过渡，就像当初从ISA总线过渡到PCI总线的过程一样。下面，就让我们看一下 Arapahoe总线主要技术特点和优点。
Arapahoe总线是一个双向对称总线，它具有高达 2.5 GBytes/s的数据传输率，它的带宽是 PCI-X总线标准带宽的2.5倍是现在的 PCI总线带宽的9倍( 32-bit 33-MHz PCI总线带宽为 133 MBytes/s，而 64-bit 66-MHz带宽为 512 MBytes/s)
Apapahoe总线技术采用了Host主桥和交换器（switch——来连接外围设备。一个交换器既可以使用独立芯片也可以整合在Host主桥中。交换器的主要功能就是在两个外围设备之间直接传输数据而不通过Host主桥的干预，所以也可以说它是一个点对点的连接。
Arapahoe总线具有可变带宽，这一点同 PCI非常的不同。所以具体的厂商可以根据自己的需要通过改变 number of lines来提高带宽或者降低带宽了。
依然支持32-或者 64-bit寻址方式。每个需要处理的数据都具有三种不同的优先级，系统可以根据每种数据流所具有的不同的优先级来决定处理这些数据的次序。
这种架构也具有3个层面的组织结构：物理层、数据层和传输层。传输层主要用于传输从外设发来的读请求并且记录从来自外设的数据并且将数据返回到数据层。
将会继续支持 DDR RAM和 QDR RAM (Quadro Data Rate RAM)，从而使得内存带宽和速度成倍的增长。
Arapahoe总线架构主要针对 AMD (HyperTransport)和 Motorola（RapidIO)而设计的，而且并没有打算让 Arapahoe成为一个统一总线，但是它会让InfiniBand、 IEEE 1394b(FireWire)、 USB 2.0、 serial ATA和 1/10-Gb Ethernet能够更好的协同工作。
不过，就目前的情况来看，情况对于 Arapahoe并不是非常的有利。我们前面也提到，Arapahoe按照计划要在2年后才能发布，估计利用这个新的标准的硬件的出现会更晚了，而它的竞争对手HyperTransport今年就会有产品问世了。
HyperTransport总线标准
HyperTransport技术联盟是由150家大小不同的公司于1997年成立的，主要致力于发展一种新的系统总线架构。特别是在 NVIDIA宣布它的 nForce芯片开始支持这个标准之后，有更多公司加入进来。其中比较著名的有 API NetWorks、Apple、 Cisco Systems、 NVIDIA、PMC-Sierra、 Sun Microsystems、 Transmeta等公司。现在让我们看一看这种标准相对于 PCI和 PCI-X标准的优势在哪里。
HyperTransport, 前身就是闪电数据传输总线（ Lightning Data Transport：LDT),它主要定为于电讯和集成系统市场的 InfiniBand技术。据HTTC称,HyperTranport技术可以成功的应用在服务器系统、桌面和移动设备上，所以计算机的架构也相应的需要做出变动。外围设备控制器将会通过 HyperTransport总线进行连接。(如图1)
同Arapahoe总线技术相似,这种总线标准可以根据需要改变信号线数目。而且它可以降低功能，所以更加适合应用到移动设备上。另外， HyperTransport是一种点对点总线技术，比如它允许在两个外设之间直接交换数据而无需计算机处理器和内存的参与。它也采用了突发传输协议，由总线控制器控制设备之间的数据交换。在图2中呢可以看到这种总线架构是如何连接双处理器的。

HyperTransport总线的工作频率高达 800 MHz，所以这种总线标准可以提高高的惊人的 12.8 GBytes/s带宽。而 InfiniBand总线4通道带宽为1.25 MBytes/s， HyperTransport总线是InfiniBand带宽的10倍；是 PCI-X带宽 (1 GB/s)的12倍；当然同带宽为266 MBytes/s的PCI总线相比较, HyperTransport就是它的 48倍了！
同Arapahoe总线技术不同的地方是 HyperTransport允许以不对称方式传输数据到外设（或者从外设读取）。因为对于一台计算机来说，对称带宽并不是必须的，比如当系统显示图形信息的时候或者从网上下载大量的数据的时候，都是数据的非对称传输。
就在上个月， NVIDIA发布了支持 HyperTransport总线的nForce芯片组。大多数的HTTC成员都表示会尽快的推出支持 HyperTransport总线标准的产品，而且有的甚至承诺这个月末就可以推出相应的产品。这意味着这种标准已经从技术手册上走下来真正的应用到实际产品中了——这一点已经大大的领先于Intel所倡导的Arapahoe总线标准了，而且在部分参数上也比后者要高的多。 表2： Arapahoe和 HyperTransport标准主要参数对比
参数 Arapahoe HyperTransport
对称/非对称 对称 非对称
双向/单向 双向 双向
数据传输率 2.5 GBytes/s 12.8 GBytes/s
点对点连接 + +
可变带宽 + +
寻址方式 32- 和 64-bit 64-bit
预计发布时间 2003年 2001年底
结论
通过我们前面底介绍，相信大家一定对于这两种新兴的总线标准有了一个大概的了解。这两种不同的标准规范，由目前处理器的两大巨头 Intel和AMD非别倡导，并且都联盟了具有相当影响力的厂商来共同推广自己的标准。
标准的重要性不言而喻，特别是这种影响到整个计算机架构的标准，哪个厂商掌握了它，也就意味着它掌握了这个行业的命脉，而对于这个标准没有所有权的厂商只有俯首帖耳甚至是束手待毙了。当然，这场战争有一个结果，就是两个标准通过存在，就像现在的AMD和Intel处理器不能互换一样。
不过就目前的两个标准各自的进展情况来看，形式对于 HyperTransport更加有利一些，不但它比要在2年之后发布的Arapahoe总线标转的部分指标高，而且更重要的是已经有支持这种标准的产品问世了。

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